耦合暗能量模型的大尺度稳定性与天文约束

我们研究了相互作用暗能量 (IDE) 模型的大尺度非均匀扰动与不稳定性。过往对大尺度扰动不稳定性的分析表明，只有当其参数范围处于 $w_{x}\geq -1$ 且 $\xi \geq 0$，或 $w_{x}\leq -1$ 且 $\xi \leq 0$ 时，我们才能用观测数据检验 IDE 模型，其中 $w_{x}$ 是暗能量状态方程 (EoS)，$\xi$ 是控制能量转移强度与方向的耦合参数。我们证明，通过在背景能量转移中加入因子 $(1+w_{x})$，整个参数空间均可利用所有数据进行检验，从而消除此类相互作用模型中的不稳定性。我们利用来自不同来源的最新天文数据检验了三类相互作用模型，并得到了精确的约束。我们的分析表明，观测数据暗示存在对纯 $\Lambda$ 宇宙学非常微小但非零的偏离，同时无相互作用情景可以在 68.3% 置信水平下被恢复。具体而言，对于被标识为 IDE 1、IDE 2 和 IDE 3 的三个 IDE 模型，相互作用耦合强度的 68.3% CL 约束分别为：$\xi= 0.0360_{-0.0360}^{+0.0091}$ (IDE 1)，$\xi= 0.0433_{-0.0433}^{+0.0062}$ (IDE 2)，$\xi= 0.1064_{-0.1064}^{+0.0437}$ (IDE 3)。此外，我们发现暗能量 EoS 倾向于幽灵区域，其 68.3% CL 约束为：$w_x= -1.0230_{-0.0257}^{+0.0329}$ (IDE 1)，$w_x= -1.0247_{-0.0302}^{+0.0289}$ (IDE 2)，以及 $w_x= -1.0275_{-0.0318}^{+0.0228}$ (IDE 3)。然而，$w_{x}>-1$ 的可能性也未被本文所用的天文数据排除。此外，我们在所有 IDE 模型中发现，随着 Hubble 常数值的减小，暗能量 EoS 的行为从幽灵型转变为 quintessence 型，且其 EoS 在当前时刻非常接近于简单的宇宙学常数。